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新冠疫苗到底還要多久才能問世
發布時間: 2020-6-11 10:21:47

       全球新冠疫情愈演愈烈的背景下,疫苗被寄予徹底終結疫情的厚望。3月,中國和美國幾乎同時有疫苗研究宣布進入臨床階段,現在全球正在進行的新冠疫苗研究超過100項。

       雖然世界衛生組織不止一次強調,疫苗的開發很難在18個月內完成,但許多團隊仍躍躍欲試,渴望創造曆史。這篇文章將帶大家看看這些團隊都有哪些辦法可用,這些辦法各自存在什麽困難,以及,有沒有辦法讓疫苗的到來再快一些。



不同的疫苗研發路線,各有優缺點


       針對本次新冠病毒疫苗的開發,多個國家的不同研究團隊有不同策略,其中有的傳統,有的新銳。


減毒活疫苗,將野馬馴化為坐騎


       這種疫苗我們並不陌生,預防脊髓灰質炎的糖丸就是一種減毒活疫苗。顧名思義,活疫苗指的是疫苗用了活性的病毒,不過經過了改造,毒性減弱,通常沒有致病性。就好像野馬經過馴化,成為了聽話的坐騎,但奔跑的功能還在。

       除了脊灰減毒活疫苗,麻腮風、水痘,以及我國第一個出口海外的擁有自主知識產權的乙型腦炎疫苗,都是減毒活疫苗。減毒活疫苗最大的優點在於,活病毒感染人體的效果接近自然感染,一般來說免疫效果好,免疫應答速度快。疫苗生產成本也不高,容易量產。但減毒活疫苗的缺點也非常明顯,就是需要做出毒力恰到好處的毒株,研發時間長,還有極低概率的致病風險。

       目前疫情的緊急狀態而言,減毒活疫苗耗時耗力的常規開發路線目前來看是緩不濟急,目前尚未確定有潛力的候選疫苗株。


滅活疫苗,將野獸製成標本


       和糖丸相對應,脊髓灰質炎疫苗也有完全滅除了活性的選項,就是滅活病毒疫苗。這種技術同樣可以用於生產新冠疫苗。具體做法是加熱或者用化學試劑,把病毒殺死,使其失去致病力,但因為病毒表麵的蛋白仍然存在,注射到人體,同樣可以觸發免疫反應。

       這裏病毒就好像一頭野獸,已經被製作成標本,但形態上還是完整的。狂犬疫苗、流感疫苗以及手足口病疫苗都是這一類疫苗。滅活疫苗研發相對成熟,隻要篩選出適用的毒株,能規模化生產即可,通常來說安全性也比減毒活疫苗更好,另外,隻要不破壞病毒表麵能引發免疫反應的蛋白關鍵部位,疫苗有效性也不是問題。

       產量的迅速放大可能是滅活疫苗的短板;同時滅活疫苗往往需要多次接種才能產生有足夠保護力的抗體,在作為應急疫苗使用時也有所不足。滅活疫苗和減毒活疫苗有一個共同的難點,就是研發及生產涉及病毒培養,對生物安全要求相對較高,有生物安全風險。

       國內目前有三家單位已經製備了滅活疫苗樣品報送國家食品藥品檢定研究院進行申報注冊檢驗,分別為中國生物武漢生物製品研究所/武漢病毒所、北京科興公司、中國醫學科學院醫學生物學研究所(昆明所)。其中前兩家已經獲得了國家食品藥品監督管理局臨床試驗批準通知,第一家的滅活疫苗已經於4月12日在河南省武陟縣開展I/II期的臨床研究的第一針接種。

       由於滅活疫苗的生產對生物安全等級要求高,中國生物武漢所和北京科興公司都已經開始修建P3(生物安全三級)滅活疫苗生產車間,一旦完成臨床研究,取得正向結果,第一時間可以有滅活疫苗生產上市。


重組蛋白疫苗,直接使用野獸的皮毛


       如果說前兩者是經典的疫苗研發方式,重組蛋白疫苗就是近來疫苗研發的熱門方向,因為它安全性好、成本也低。

       這種疫苗研發方法,根本不需要分離獲得病毒株,隻需要根據病毒的序列,表達出大量的病毒抗原蛋白,製成疫苗即可。也就是說這種疫苗會直接注射能引發免疫反應的蛋白質,就好像直接把野獸的皮毛拿來使用。乙肝、宮頸癌和戊肝疫苗都是這種方法的作品。新冠病毒表麵的S蛋白,就可以作為合成的目標蛋白。

重組蛋白疫苗技術路線最大的優點是安全性高,因為不用直接操作病毒,規模放大也容易。但是,這種技術也不是表達出一段和病毒一樣的蛋白序列就可以了。其難點在於,還需要這個蛋白能折疊成和病毒上相同的結構。針對這個問題,科學家也是有套路的,比如可以讓重組蛋白自組裝成一個類病毒顆粒,或者利用疫苗佐劑輔助疫苗的效果。

       藥企巨頭葛蘭素史克公司(GSK)已宣布分別與成都三葉草公司、廈門萬泰公司和另一家疫苗巨頭賽諾菲公司聯合通過這條路線研發疫苗。合作模式都是由GSK提供佐劑係統,合作方提供重組蛋白抗原。此外,安徽智飛龍科馬/中科院微生物研究所合作團隊、浙江普康生物/杭州醫學院病毒學研究所合作團隊,美國知名疫苗公司Novavax也在開展此類疫苗研究。

       如果新型冠狀病毒真的不能很快消失,或許重組蛋白技術路線的安全性和可及性,真正能夠讓重組蛋白新冠疫苗成為一個常規疫苗而非應急用疫苗。


病毒載體疫苗,“披著狼皮的羊”


       這種技術的精髓就是“披著狼皮的羊”。把新冠病毒表麵的蛋白,想辦法安在其他並沒有威力的病毒表麵。這裏的“載體”,指的就是這種沒了威力的病毒,也就是“羊”,用作羊的病毒包括在最近新聞中反複出現的腺病毒。

       目前已經上市的載體病毒疫苗不多,都沒有大規模得以應用,比如用黃熱病毒減毒株作為載體的登革熱疫苗,還有以重組水皰性口炎病毒(VSV)為載體的埃博拉疫苗;國內也開發了重組埃博拉病毒疫苗,是利用腺病毒為載體的。

       病毒載體疫苗的優點是,載體往往就能誘導產生強烈免疫應答,因此通常不需要使用額外的佐劑。此外接種方式多樣,除了肌肉接種,還可以鼻腔、皮內或者口服接種。短板是,某些載體病毒還是可能整合到人的基因組,需要在研發中仔細評估。而且如果載體是能感染人的病毒,比如麻疹、流感、腺病毒,都可能因為接種者本來就有抗體,影響疫苗的保護效果。

       腺病毒載體是最常用的病毒載體之一。本次新型冠狀病毒疫情發生以後,國內外以腺病毒為載體開發針對性疫苗的研究團隊很多,如強生旗下楊森製藥,國內的中國人民解放軍軍事科學院/康希諾團隊、廣東省科技廳、浙江省科技廳、清華大學團隊、天津大學團隊等。其中,軍科院/康希諾團隊的腺病毒載體疫苗於3月16日進入臨床I期階段,目前已經完成了接種受試者的初步安全性觀察;並於4月13日進入臨床II期階段,是目前全球第一個進入臨床II期研究的新型冠狀病毒疫苗。

       武漢博沃將與美國生物技術公司合作,利用一種複製缺陷型痘苗病毒安卡拉株(MVA)進行新冠疫苗的開發。香港大學袁國勇團隊利用流感減毒株作為載體,正在開發可以用於鼻噴的新冠疫苗。法國巴斯德研究所利用改良後的麻疹疫苗株作為載體表達新冠病毒抗原基因的相關研發也在進展之中。


核酸疫苗(DNA疫苗 /mRNA疫苗),人體自己合成野獸皮毛

       這種方式區別於重組蛋白的方法,是直接給人體注射病毒抗原蛋白的編碼核酸,再由人體的細胞自己合成病毒的抗原蛋白,產生免疫應答。同樣不涉及到任何病毒的操作,相當於直接發揮“皮毛”的功效,隻不過這一次連皮毛都是利用人體自己合成的。

       核酸疫苗又分成DNA和mRNA兩種。其中,注射DNA的疫苗已經被用於艾滋病毒、流感病毒、瘧疾、乙型肝炎病毒等多種疫苗的開發,並已進入到臨床試驗階段。有一些DNA 疫苗已經被批準用於獸用,但是目前還沒有人用DNA 疫苗獲批上市。大部分mRNA疫苗也隻處於臨床階段,在癌症疫苗,流感、HIV 等變異性高的病毒疫苗領域,都具有相當的優勢。

       核酸疫苗方法的優點是,製作工藝比較容易標準化,疫苗的原料靠化學合成就可以,利用已有的通用設備規模化生產相對容易。這些優點都能在新冠疫情這種突發事件中發揮優勢。DNA疫苗的缺點在於,這段序列可能長期存在於體內,有可能會整合到宿主染色體裏,保護效果也可能比較有限。而mRNA疫苗就不進入細胞核,沒有整合宿主基因組的風險,不過mRNA分子也有缺點,它們不如DNA穩定,人體內環境複雜,mRNA遞送係統是否有效也是個挑戰。

       流行病防範創新聯盟(CEPI)正在資助美國Inovio公司開發針對新型冠狀病毒的DNA疫苗INO-4800。臨床試驗數據庫網(clinicaltrials.gov)顯示,4月6日Inovio公司已經入組了40名健康受試者,開展INO-4800的I期臨床試驗。Moderna公司研發出的首批候選mRNA疫苗mRNA-1273,已於3月16日開啟臨床階段研究。複星醫藥3月13日宣布,支付8500萬美金獲得德國BioNTech公司mRNA疫苗在區域內的獨家開發授權。此外,德國的CureVac AG公司,輝瑞公司,國內的同濟大學東方醫院、上海斯微生物、上海公共衛生臨床中心、複旦大學、上海藍鵲生物等多個團隊也在使用mRNA平台研發針對新型冠狀病毒的疫苗。


疫苗研發過程漫長而複雜,每一步都充滿不確定


       雖然技術的更新換代正在縮短疫苗研發時間,但尋找抗原、評估安全性並選擇最佳候選疫苗、臨床開發、注冊審批、生產等不可或缺的步驟做下來,疫苗開發周期仍舊十分漫長。任何一步進行得不順利,都會拖慢甚至終結整個研發過程。


尋找抗原

 

       抗原的尋找是一個發展變化的過程。

       最初巴斯德通過加熱幹燥因狂犬病死亡動物的脊髓,發明了第一代滅活疫苗,滅活的狂犬病毒就是有效的抗原。後來,利用不同方法讓病毒毒力變小的減毒活疫苗出現。對健康人來說,不致病卻能提供免疫保護的減毒活病毒,就是有效的抗原。

       對於不易於體外培養的病毒,如乙肝病毒,重組蛋白/基因工程技術的發展,讓乙肝病毒的S蛋白在釀酒酵母中被表達出來,並能夠形成病毒樣顆粒結構,成為安全而有效的抗原。針對本次新冠病毒,總體來說,尋找抗原的主要路線還是根據病毒自身的性質,為候選疫苗量身打造一個安全且能有效激發免疫係統的抗原,作為候選疫苗的主要有效成分。同時,抗原的選擇,也是不同研究團隊本身所擅長技術路線的設計和驗證過程。

評估安全性並選擇最佳候選疫苗


       疫苗是給健康人群使用的特殊藥品,其安全性評價是一個貫穿非臨床試驗、臨床試驗和上市後評價的漫長過程。

       如果隻看臨床前研究階段,主要就是利用不同動物驗證疫苗的長期毒性、急性毒性、局部刺激性、過敏性、生殖毒性(如果育齡女性有接種的考慮)。疫苗的安全性評價通常要求在專門的實驗室進行,往往需要數月或者更長時間。所以,利用mRNA、DNA、病毒載體等平台技術開發的疫苗,不僅可以縮短研發的時間,同時也可以利用相似的前期安全性評價數據,縮短一部分安全性評價時間。

       選擇候選疫苗的工作,其實也就是對疫苗有效性和保護力的臨床前研究的驗證,往往是在安全性評價之前,或者是部分與安全性評價試驗同步進行的。

       具體到新冠疫苗研發:做重組蛋白疫苗的,所表達的蛋白抗原首先要能夠檢測到與康複新冠患者病毒血清有結合;做mRNA和DNA疫苗的,首先必須檢測到目的蛋白在動物體內的有效表達;做重組病毒載體疫苗的,必須做到病毒的有效包裝能夠被康複新冠患者病毒血清有效識別;最後跟做新冠的滅活苗一樣,上述不同路線開發的疫苗,免疫動物後的血清,要能夠中和不同的新冠病毒臨床分離株才是初步有效的。

       最後,如果這些疫苗能夠保護現有新冠模式生物在新冠病毒攻擊後不發病,更沒有出現抗體依賴的疾病增強作用(antibody - dependent enhancement, ADE),才能作為一個真正有效的候選疫苗。國內目前獲批臨床的新冠疫苗,都經過了上述一係列模型動物試驗(ACE2轉基因小鼠和恒河猴)的驗證。Moderna公司的mRNA疫苗未進行動物攻擊毒試驗,直接進入臨床I期研究,讓諸多疫苗研發業內人士難免對其臨床試驗有效性的結果多出一絲憂慮。


臨床開發(各期臨床試驗)


       疫苗的臨床試驗一般來說分為四期。

       Ⅰ期試驗重點觀察安全性和臨床耐受性,觀察對象一般為健康成人,通常是小範圍的,國內一般設計20~30人。

       Ⅱ期試驗目的是,觀察或者評價疫苗在目標人群中是否能獲得預期效果和一般安全性信息。國內要求最低樣本量為300例。很多在動物實驗中驗證有效的疫苗,往往是因為Ⅱ期試驗無法驗證其有效性而宣布失敗。

       Ⅲ期試驗目的為,全麵評價疫苗的保護效果和安全性,該期是獲得注冊批準上市的基礎。根據疫苗的不同性質、其預防的不同疾病,不同疫苗Ⅲ期試驗設計差別非常大。對於狂犬病疫苗這種已經有上市產品的疫苗,Ⅲ期試驗一般設計幾百或者千人左右。HPV疫苗則需要設計上萬受試者的Ⅲ期臨床,同時需要進行長達50~80個月的定期隨訪。有些疫苗研發即使采取了非正常順序,時長也需要5~10年,往往就是III期臨床試驗所需時間比較長。

       對於新冠病毒肺炎這種新發、突發傳染病,可能需要在其流行區域進行Ⅲ期臨床試驗,觀察對照組和試驗組之間的病毒感染差異。鑒於目前國內新冠肺炎疫情的發展和控製情況,新冠疫苗在國內進行III期臨床試驗的可能性很小,屆時可能隻有在國外新冠病毒流行區域選擇受試者人群進行III期臨床研究。如果國外疫情也得到很好的控製,沒有合適的III期臨床研究人群,現在完成II期臨床的新冠疫苗也可以作為國家儲備疫苗,將來應急情況下使用。

       Ⅳ期臨床試驗是疫苗注冊上市後,對疫苗實際應用人群的安全性和有效性進行綜合評價。

       我國的疫苗臨床試驗基本都由疫苗研發或生產企業作為申辦方,由各省疾控中心作為研究者落實具體實施。與普通藥物往往在醫院進行臨床研究是不同的。

注冊審批與生產首批疫苗


       完成臨床前研究和臨床前安全性評價工作後,疫苗企業遞交相關材料申請臨床試驗;獲得批準後進行各期臨床研究,達到符合預期的臨床結果和報告提交後,才有可能獲批上市。

       之後,疫苗企業一般需要在藥監管理機構的監查下,連續生產三批合格的疫苗,才能獲得疫苗生產許可證,以保證企業的生產工藝是穩定的。

最終生產的每批上市疫苗,以及之前製造的臨床用疫苗,都必須通過企業自檢和中國食品藥品檢定研究院的檢定雙合格方可放行。上市藥品的放行國家檢驗稱為批簽發。


生產(質量控製)


       疫苗的質量控製大致來說可以分為三個階段,第一是對疫苗生產原料的質量控製,第二是對生產過程的質量控製,第三是對疫苗生產的中間產物及最終產品實行檢驗檢測。這三部分是保證疫苗質量及安全性的重要條件,缺一不可。

       疫苗生產使用的所有原材料一定要具有可靠的來源。除了最重要的菌毒種、細胞基質等抗原成分來源以外,培養基、緩衝溶液、器具等其他物料都應該有嚴格的管理。尤其是對於動物源性原料,如國內明確規定牛源性原料應排除控製瘋牛病疫區來源。

       疫苗製品的質量,是由從原材料投入到產品出廠的整個過程中的一係列因素所決定的,所以疫苗的質量是生產出來的,不是檢定出來的,檢定隻是客觀地反映所監督疫苗的質量水平。

       疫苗生產過程要求執行GMP(藥品生產質量管理規範)及《中國藥典》相關規定。疫苗的GMP是一個宏大而複雜的內容,這裏不過多贅述。總體原則就是在生產車間廠房人員匹配疫苗生產要求的同時,整個生產過程符合批準的生產工藝過程,嚴格按照標準操作規程操作,對生產全過程的每一個環節做最大可能的控製,才可能使產品符合所有質量要求。

       最後要強調的是,疫苗是給健康人群使用的特殊藥品,每批產品都要求批簽發檢驗,這一要求是高於普通藥品的。

新冠疫苗,離我們還有多遠?


       遵照傳統的流程,疫苗從研發到上市可能需要5~10年,這個速度顯然是現在的人們無法接受的。

       在目前的緊急態勢下,在政策上為疫苗研發尋找“捷徑”並非不可能。飽和式的科研投入,全方位的資源傾斜,多條線工作的同時開展,科研人員夜以繼日的努力付出,評審機構無間歇滾動式的審評審批,都是新冠疫苗快速研發提前問世的基礎。

       核酸疫苗和病毒載體疫苗目前來說確實是相對進展較快的技術路線。不過即使以最快的速度走完整個流程,也需要一年以上的時間。鑒於目前新冠病毒肆虐全球的嚴峻形勢,目前有的公司試圖通過相對複雜和受試者更多的I期臨床試驗(或者是I、II期臨床試驗合並後無縫式設計),在明確候選疫苗安全性數據的同時,盡快明確給藥劑量、給藥方案以及其有效性。這樣或許可以申請免除II期臨床,快速進入III期臨床。

       個人認為,鑒於現在疫情的緊急程度,如果有疫苗通過I、II期臨床被驗證確實有效(保證安全性的前提下),或許可以考慮緊急狀態下開展相對大規模的單臂式(無對照組,全部接種試驗疫苗)III期臨床設計。先給予醫護人員、防疫人員以及其他易感人群最大可能的保護,然後通過未接種區域人群的感染數據進行對比分析,最終確定III期臨床的實際結果。

       作為應急使用,核酸疫苗和病毒載體疫苗先期研發的速度優勢使得他們能夠先一個身位進入跑道。然而作為研發速度相對較慢的傳統技術路線,滅活、減毒、重組蛋白疫苗也可以在後續視疫情發展,不斷進行研發路線的調整。或許在未來一段時間,全球對疫苗的需求是天文數字;同時也需要更加安全、有效,易於生產、運輸和接種的疫苗,對疫苗的生產成本和量產能力也會有較高的要求。不同技術路線的疫苗,在疫情不同階段的將來都有可能脫穎而出。

       2003年SARS疫情期間,也曾有多個研究團隊進行過多種技術路線SARS疫苗的研發,但由於疫情很快控製住,等到相關疫苗的研究階段推進到臨床試驗時,根本沒有受試者存在的情況使得相關研發都成為了“屠龍之術”,最後隻能不了了之。

       如果新冠疫情真能順利在疫苗研發出來後被控製住,我們也應該重視這次疫情帶來的經驗和教訓。在注意公共衛生防禦係統、應急響應係統完善建立的同時,做好通用冠狀病毒應急疫苗研發平台、通用呼吸道病毒應急疫苗研發平台甚至是通用傳染病病原體應急疫苗研發平台,包括其相關應急臨床方案以及應急使用方案,真正避免再次出現麵對疫情時疫苗緩不濟急的情況。




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